合理设计和构建特定形状的微观纳米结构是开发具有不同先进用途的多功能纳米材料的重要策略。近期，长春理工大学董相廷教授团队提出了一种将平行静电纺丝与随后的双坩埚氟化相结合的新技术，用于简便合成新型一维（1D）管中线纳米纤维//纳米纤维形状的Janus纳米纤维（WJNF），从而避免复杂的制备过程。这种独特结构的Janus纳米纤维在微观上实现了四个独立结构域的划分。具有四个微观分区的Janus纳米纤维可用于组合各种功能，以避免功能之间的不利相互影响，从而实现材料的多功能化。本研究利用上述技术设计并构建了具有同步优异上转换发光和可调谐磁性的[YF3:Yb³⁺,Er³⁺@SiO₂]//CoFe₂O₄ WJNFs。WJNF的一侧由YF3:Yb³⁺,Er³⁺@SiO₂管中线纳米纤维组成，其中以YF3:Yb³⁺,Er³⁺纳米纤维为核层，SiO₂为壳层，另一侧由CoFe₂O₄磁性纳米纤维组成。YF3:Yb³⁺,Er³⁺绿色上转换发光纳米纤维与CoFe₂O₄ 完全分离，充分避免了发光物质与磁性物质直接接触导致的发光强度减弱，从而使[YF3Yb³⁺,Er³⁺@SiO₂]//CoFe₂O₄ WJNFs的发光强度明显增强。通过调节CoFe₂O₄ 的含量来调整WJNFs的上转换发光强度和磁性。随着CoFe₂O₄ 含量的增加，WJNFs的饱和磁化强度从3.91emu·g^-1增加到12.90emu·g^-1，揭示了产物的可调谐磁性。本研究提出了WJNFs的形成机理，并建立了相应的简便构建技术，避免了复杂的过程，为其他多功能纳米材料的设计和制备提供了理论指导和技术支持。

图1.WJNF（A）、JNF（B）和HNF（C）的制备示意图。

图2.HF和HCl酸蚀刻样品的示意图。

图3.（a）通过在不同温度下煅烧获得的YF3:Yb³⁺,Er³⁺@SiO₂ WNFs，（b）具有不同CoFe₂O₄含量的WJNFs，以及（c）含YF3和CoFe₂O₃标准卡片的ULNFs-W、ULNFs-J、WNFs-HCl、JNFs和HNFs的XRD图谱；（d）[RE（NO₃）³⁺TEOS+PVP]//（金属硝酸盐+PVP）Janus纳米纤维的TG曲线。

图4.[RE（NO₃）³⁺TEOS+PVP]纳米纤维（a）、低倍放大（b）和高倍放大（c）YF3:Yb3⁺,Er³⁺@SiO₂ WNFs，以及ULNFs-W的SEM图像（d）。

图5.（a）[RE（NO₃）³⁺TEOS+PVP]//（金属硝酸盐+PVP）Janus纳米纤维（插图显示微观结构）、（b）低倍放大和（c）高倍放大WJNFs、（d）ULNFs-J、（e）低倍放大和（f）高倍放大WNFs-HCl的SEM图像。

图6.[RE（NO₃）³⁺PVP]//（金属硝酸盐+PVP）Janus纳米纤维（a）、JNFs（b）、[RE（NO₃）³⁺TEOS+金属硝酸盐/PVP]纳米纤维（c）和HNFs（d）的SEM图像。

图7.在不同温度下煅烧的YF3:10%Yb³⁺,5%Er³⁺@SiO₂ WNFs（a）和YF3:10%Yb³⁺,x%Er³⁺@SiO₂ WNFs（b）的上转换发射光谱；980nm激光激发的YF3:10%Yb³⁺,x%Er³⁺@SiO₂ WNFs的CIE色度坐标图（c）；ULNFs-W和YF3:10%Yb³⁺,5%Er³⁺@SiO₂ WNFs的上转换发射光谱（d）。

图8.具有不同CoFe₂O₄含量的WJNFs的上转换发射光谱（a）和CIE色度坐标图（b）；WJNFs-2.0的上转换发射光谱随泵浦功率的变化（c）和UCL强度与泵浦功率的双自然对数图（d）。

图9.样品的上转换发射光谱（a），WJNFs、JNFs和HNFs的发光机制示意图（b）。

图10.HNFs、JNFs和具有不同CoFe₂O₄含量的WJNFs的磁滞回线。

图11.WJNFs形成机理示意图。

本工作以“Wire-in-tube nanofiber as one side to construct specific-shaped Janus nanofiber with improved upconversion luminescence and tunable magnetism”为题发表在《Journal of Colloid and Interface Science》（DOI:10.1016/j.jcis.2023.10.123）上。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.10.123